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【摘要】本文根据具体的工程项目,从大体积混凝土供应、浇注、振捣、标高控制、表面抹平、测温和养护等方面探讨了大体积混凝土的施工方案,在满足合理的大体积混凝土施工方案外,还要力争快捷、有序及经济性和时间性。
【关键词】大体积混凝土;施工方案;浇注;施工;合理;有序
1. 工程概述
工程名称:昆明滇池国家旅游度假区大渔欣城一期B8地块建设工程
建设单位:云南某工程建设公司
建筑面积:昆明滇池国家旅游度假区大渔欣城一期B8地块建设工程某标段,总建筑面积约89447平方米,其中地上建筑面积66110平方米,地下建筑面积23337平方米。
2. 大体积混凝土施工
2.1施工准备。
2.1.1材料选择。
(1)水泥:考虑普通水泥水化热较高,特别是应用到大体积混凝土中,大量水泥水化热不易散发,在混凝土内部温度过高,与混凝土表面产生较大的温度差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝,采用普通硅酸盐水泥,强度等级为42.5,通过掺入合适的外加剂可以改善混凝土的性能,提高混凝土的抗渗能力,尽量减少水泥用量,试验表明每增加10Kg水泥,其水化热将使用混凝土的温度相应上升1℃。
(2)选用粗骨料:尽量选用粒较大、级配良好的粗骨料,控制石含泥量,含泥量不大于1%,泥块含量不得大于0.5%,采用粒径较大和级配良好的粗骨料配制的混凝土,和易性较好,抗压强度较高,同时可以减少用水量及水泥用量,从而使水泥水化热减少,降低混凝土温升。
(3)在混凝土拌制时掺入8%的HEA系列微膨胀剂,通过在混凝土中加入膨胀剂使混凝土产生微膨胀来补偿混凝土的收缩裂缝,减少混凝土的温度应力。
(4)细骨料:采用中砂,平均粒径大于0.5mm,含泥量不得大于5%。泥块含量不得大于0.5%,选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右,同時相应减少水泥用量,使水泥水化热减少,降低混凝土温升,并可减少混凝土收缩。
(5)粉煤灰:将粉煤灰掺入混凝土拌合物中,能使泵送混凝土流动性显著增加,和易性好,且能减少混凝土拌合物的泌水和干缩,大大改善混凝土的泵送性能,便于泵送。同时掺入粉煤灰可降低大体积混凝土的水化热,有利于控制温度裂缝的产生。所以本施工段地下室基础底板大体积混凝土施工考虑掺加适量的粉煤灰。按照规范要求,采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时,其粉煤灰取代水泥的最大限量为硅酸盐水泥30%,普通硅酸盐水泥小于25%,矿渣硅酸盐水泥小于20%。粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利;粉煤灰的掺入量控制在10%以内,采用外渗法,即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。
(6)混凝土外加剂掺合料:根据设计要求地下室底板、顶板及外侧墙板混凝土需掺入外加剂,以改善混凝土结构构件的抗裂和抗渗性能。通过分析比较及过去在其它工程中大体积混凝土施工的使用经验,在大体积混凝土中掺入聚丙烯抗裂抗渗纤维,掺量为0.9Kg/立方混凝土。
2.1.2混凝土配合比。
大体积混凝土配合比设计既要保证混凝土的设计要求和施工操作性,又要严格控制混凝土的绝热温升等方面。为此,要求供应商在进行大体积混凝土配制过程中主要考虑以下几方面的原则:
(1)在满足混凝土设计强度和可泵性的前提下,尽量减小水化热对混凝土温度的影响,将适当降低胶凝材料中的水泥用量,同时考虑使用掺入优质粉煤灰,故选用普通硅酸盐水泥。采用粉煤灰取代部分水泥,可以进一步降低水化热,提高混凝土的工作性能和混凝土的后期强度,有利于控制温升速率,推移温升高峰值出现时间。
(2)外加剂:采用高效缓凝型泵送剂降低混凝土的水胶比,使混凝土水胶比≯0.40,以降低混凝土成型后因干收缩所带来的微裂缝;利用外加剂的改性功能,改善混凝土的内部结构,提高混凝土的工作性、力学性能和耐久性,使早期混凝土保持良好的温度传递梯度,保证混凝土各浇筑面的正常浇筑,通过外加剂对混凝土的凝结时间进行调节,调整混凝土的初凝时间在14~16小时左右。
(3)砂、石骨料:调整砂的细度模数在2.6~3.0之间,采用中粗砂可以减小部分用水量和水泥用量,并在砂总用量中掺入20%山砂,使砂的级配更加合理、混凝土和易性得到改善;选用连续级配的碎石,并在设计中搭配掺入一定量的5mm~10mm的小粒径的石子,一方面可以提高混凝土的内部密实度,提高混凝土的抗渗性能,另一方面可以使混凝土的施工操作性得到改善。
(4)配合比设计中充分考虑混凝土的坍落度损失问题,以满足现场泵送施工要求最低限为控制标准,宜控制在18±2cm。
(5)在混凝土的抗渗方面确保混凝土的抗渗指标≥S8。
(6)考虑该工程筏板基础体积较大,混凝土中掺入了掺和料,混凝土早期强度较底,建议混凝土的龄期为60天标准,以更有利于混凝土芯部温度控制。
2.1.3现场准备工作。
(1)基坑土方开挖标高达到设计要求后应及时浇筑基础垫层,基础垫层强度符合要求,及时组织人员砌筑基础底板外侧壁砖胎模(采用M10水泥砂浆砌筑240mm厚砖胎模)。
(2)基础底板钢筋及柱、墙插筋及电梯井、集水坑的模板安装应分段尽快施工完毕,并请建设单位、监理单位相关人员进行隐蔽工程验收。
(3)基础底板上的电梯井、积水坑及设备基础基坑支模采用胶合模板和钢管扣件固定体系支模。
(4)将基础底板结构设计标高利用水准仪将其高度(同一标高)测设在柱、墙钢筋上,并用红色油漆作好标记,便于大体积混凝土浇筑时标高控制。
(5)大体积混凝土浇筑施工期间,电工必须及时事先与建设单位联系,请建设单位向供电部门了解近期施工现场的供电情况,以保证混凝土振捣及施工照明。 (6)管理人员、施工人员、后勤人员、保卫人员等昼夜安排值班,坚守岗位,各负其责,保证混凝土连续浇灌的顺利进行。
(7)施工技术人员、操作人员对各预留孔洞的位置、标高、形状予以标识记录,对照施工情况逐个比对、检查,以免出现漏埋、错埋的现象。
(8)认真检查各预留孔洞、电梯井、集水坑及地下室底板外侧壁砖胎模的支撑和加固系统是否牢靠,对不符合要求的应予以整改加固,保证混凝土浇筑时不发生移位、倾斜等不良现象。
(9)计量器具的准备:施工前对计量器具进行检测,保证计量器具的准确性。
(10)施工机具设备的准备:混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土,用混凝土运输车运到现场,施工现场拟采用2台混凝土输送泵(一台60型混凝土泵,一台80型混凝土泵)同时浇筑,每台输送泵的出灰口处设置3~4台振捣器。
(11)其他物资的准备:温度计23支、测温管、塑料薄膜、对拉螺杆及混凝土表面抹平、拉毛用的器具等。
(12)将基础底板内的渣物清理并冲洗干净。
(13)检查钢筋是否符合设计和规范要求;检查模板的支设是否牢靠,稳固,是否符合方案的要求。
(14)拟设混凝土泵车停靠点及商品混凝土运输车辆行走路线。
2.1.4混凝土测温管布设。
(1)前期准备:根据测温面积准备钢筋作为测温线的附着秆(本工程采用10钢筋作为测温线的附着杆并将0.5m、1.2m、2.0m长的测温线依次绑扎在钢筋上,测温线的温敏元件不得触到钢筋,测温线和10钢筋均应作好防水处理,以避免底板渗漏)。
(2)测点布置:每个测位隐蔽测点的设置,上部温度标距混凝土表面下150mm,下部温度标距混凝土地面上的250mm处,中部温度标在上下标中间(电梯井厚度达到3.4米,布置4个点)。
(3)在浇筑砼时要特别注意,振动棒不得触及测温元件及其引线,绑扎在钢筋支撑上的测温线的温敏元件处于测温点位置并不得与钢筋直接接触,超出板面至少20cm的插头需用塑料袋罩好并保持干燥和清洁,避免测温元件失效。
(4)在混凝土溫度上升阶段每2h~4h测温一次,在温度下降时可8h测温一次。在进行大体积内部温度监测的同时也需同时监测大气和混凝土表面的温度,大体积混凝土测温工作待混凝土中心温度下降后停止测温。
2.1.5基础底板大体积混凝土模板(砖胎模)施工。
本工程大体积抗渗混凝土占地面积大,结构层最厚处1900mm,集水坑和电梯井处井坑则更深,一次性浇筑的混凝土数量多,所以大体积混凝土施工中电梯井、集水坑及地下室底板外侧壁的模板施工尤为重要,也是直接影响混凝土成型质量的关键因素。结合本施工段实际情况,为方便基础模板(包括基础砖胎模)施工,在电梯井、集水坑结构部位拟采用胶合模板及相应的钢管扣件支撑,地下室底板外侧壁则采用MU30的水泥砖240mm厚的砖胎模(M10的水泥砂浆砌筑),以加快施工进度并确保地下室大体积抗渗混凝土的施工质量。
2.2施工工艺。
2.2.1商品混凝土供应分析。
由于本施工段地下室二层结构面积相对较大,且局部底板结构相对较厚,大体积抗渗混凝土的需求量大,总方量约7300m3,其中最大一分段需混凝土3000m3,若该施工段混凝土施工按2台泵一次性连续不间断浇筑考虑,需商品混凝土的日供应最大量仅为1200m3左右。
2.2.2混凝土浇筑分段。
根据上述分析情况来看,本着质量第一的原则为确保地下抗渗混凝土结构混凝土质量,现结合设计要求,特将本施工段基础底板按主楼之间的后浇带分成两大块,每块按后浇带为界分为三大施工段,即南段由一、二、三区组成,减少基础混凝土施工商品混凝土日供应量紧张的局面,同时可减少基坑外露时间,有利于确保基坑工程的整体质量,也可相应加快地下室结构的整体施工进度。
2.2.3施工工期计划。
由于考虑分成南、北两大区段基础底板混凝土分开浇筑施工,为加快施工进度,缩短基坑工程的外露时间。从工程施工总体来讲,本施工段大体积混凝土施工总体安排是:计划采用2台混凝土泵车按实际情况由南向北或者由西向东同时浇筑逐渐推进的方法进行施工。
2.2.4基础大体积混凝土施工浇筑平面布设及泵管安装。
为方便地下室大体积抗渗混凝土浇筑,明确混凝土的浇筑方向和浇筑顺序,在混凝土浇筑前项目经理部根据现场实际情况对上述拟浇混凝土部位的混凝土泵车进行平面布设,以保证混凝土运输车辆行车方便,保证每台混凝土泵车泵送混凝土的过程正常化,大体积抗渗混凝土采用昆明昊恒混凝土有限公司供应的商品混凝土,为加快施工进度,减轻劳动强度,节省脚手材料,提高基础底板混凝土的浇筑质量,所以本工程大体积抗渗混凝土采用混凝土运输车辆运输混凝土输送泵泵送浇筑的方案进行施工。为方便施工,减少拆、装混凝土输送管的时间,拟采用固定式混凝土泵车泵送,同时考虑场地限制增加一台汽车泵以保证混凝土浇筑速度。地下室基础外至混凝土泵车的输送管采用钢管扣件作为支撑并加于固定,在基础底板上的混凝土输送管则采用特制的钢筋支架支撑,钢筋支撑架下面布设模板,避免钢筋支架直接与底板钢筋接触。采用钢筋支架支撑混凝土输送泵,可避免混凝土输送泵工作而降低基础钢筋安装质量。
2.2.5大体积抗渗混凝土施工。
2.2.5.1混凝土浇筑。
(1)本工程大体积抗渗混凝土采用商品混凝土,用混凝土运输车将其运至施工现场,同时采用2台混凝土输送泵进行泵送浇筑。
(2)混凝土浇筑时应采用“分区定点、一个坡度(斜坡)、循序推进、一次到顶”的浇筑方法进行施工,即采用自然流淌。根据划定区域,各台混凝土泵应分区配合施工。原则上2台混凝土泵车均从一侧向另一侧推进浇筑,浇筑时先在一个部位进行,直至达到设计标高,混凝土形成扇形向前流动,然后在其坡面上连续浇筑,循序推进。这种浇筑方法能较好的适应泵送工艺,使每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上,确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。同时可解决频繁移动泵管的问题,也便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。 (3)混凝土浇筑需连续进行,间歇时间不得超过6h,如遇特殊情况,混凝土在4h仍不能连续浇筑时,需采取应急措施。即当设计院同意留置施工缝时,施工缝留置在变截面处,施工缝位置留设ф12的插筋,间距500mm,长度为900mm,呈梅花形在混凝土表面布置。施工缝的位置混凝土表面予以凿毛,在混凝土浇筑前用水冲洗干净,润湿后在表面上抹10~15mm厚与混凝土强度相同的一层水泥砂浆。施工缝处的混凝土应加强捣实,使新旧混凝土紧密结合。
(4)由于混凝土坍落度相对较大,会在表面钢筋下部产生水分,或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝,在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。
(5)泵送混凝土斜面浇筑及泌水处理。
因基础底板厚度较厚,混凝土的和易性较好、流动性大,所以在混凝土浇筑过程其基础底面和顶面之间的混凝土必将形成一斜面,随着混凝土灌筑该斜面也不断向前推进,为使大体积抗渗混凝土振捣密实,必须加强各混凝土斜面处的振捣。混凝土坍落度相对较大,在混凝土的澆筑及振捣过程中,混凝土表面会产生泌水现象,为了使混凝土泌水现象不至影响混凝土施工,必须及时进行抽水处理。
(6)现场按每浇筑100方(或一个台班)制作3组试块,1组压7d强度,1组28d强度。
(7)防水混凝土抗渗试块按规范规定每单位工程不得少于2组,考虑本工程混凝土数量大,按规定取3组防水混凝土抗渗试块。
2.2.5.2混凝土振捣。
(1)混凝土的振捣:混凝土的振捣采用插入式振动棒,振捣采用垂直振捣和斜向振捣;斜向振捣时,振动棒与混凝土面成40~45度的倾角。
(2)混凝土的振捣要快插慢拔,快插是为了先将混凝土表面振实,与下面的混凝土产生分层离析现象,慢拔是为了使混凝土填满振动棒抽出时形成的空洞。
(3)振捣器插点要均匀布置,可采取行列式或交错式,防止漏振。振实混凝土每次移动的距离不应大于50cm,每一插点的振捣延续时间应使混凝土表面呈现浮浆和不再沉落。一般每点振捣时间为20~30秒。
(4)混凝土振捣上一层时插入下一层混凝土深度不应小于5cm,以消除两层间的接缝,同时要在下层混凝土初凝前进行。在振捣过程中,将振动棒上下略微抽动,使上下振捣均匀(砼振岛示意图见图1)。
图1砼振岛示意图
2.2.5.3混凝土标高控制和表面抹平。
(1)地下二层底板结构混凝土表面标高,必须严格按照设计要求控制,测量人员应事先将设计标高(地下二层结构标高)以上1000mm的控制点利用水准仪将其测设在相应的柱、墙钢筋上面,并用红色油漆标示出来,便于在混凝土浇筑过程的标高控制,或采用8的钢筋,将其焊在底板筋上,间距控制在2000mm左右,然后将设计标高测设在钢筋上面并用红胶布粘贴在该标高位置处,标高以红胶布的下口为准。
(2)由于大体积抗渗混凝土表面水泥浆较厚,基础底板混凝土的表面应分二次抹平,以保证混凝土表面的质量。第一次抹平在混凝土振捣1h~2h混凝土稳定后用振动抹平机抹平。机器抹平的同时派专人跟随,及时对机器不能抹平处用人工进行抹平工作,以保证混凝土表面的密实,避免产生表面收缩裂缝。
2.2.5.4大体积混凝土测温。
本工程筏板厚1.9m,在控温措施上可采用保温蓄热法,温控的覆盖物可采用塑料薄膜、草席或湿麻袋。基础底板混凝土浇筑时间设专人配合预埋测温管。测温管应按测温平面布置图的要求进行预埋,预埋时测温管与基础结构钢筋绑扎牢固,以免位移或损坏。测温线用塑料带罩好,绑扎牢固,不能使测温端头受潮。测温线位置用保护木框作为标志,便于保温后查找。
2.2.5.5混凝土养护。
(1)为确保新浇注混凝土有适宜的硬化条件,防止混凝土早期由于干缩而产生裂缝,混凝土浇筑后12h内应浇水覆盖养护,浇水后再覆盖薄膜保湿,并盖二层麻袋保温,混凝土的养护要每4小时浇水一次,养护时间不得少于14天。
(2)柱、墙插筋部位是保温的难点,要特别注意盖严,防止造成温差较大。
(3)停止测温的部位经技术部门和项目技术负责人同意后,可将塑料薄膜层掀掉,使混凝土散热。
(4)大体积混凝土施工前,必须进行温度和温度应力计算事先采取相应的技术措施控制大体积混凝土的温度差,以控制裂缝的开展,并指导现场施工,从而确保大体积混凝土的施工质量。
(5)混凝土浇筑完毕后,基础模板在混凝土温度上升阶段不得拆除,模板的拆除必须等到混凝土温度下降到与室外温差相差不到10度时进行。
2.3大体积混凝土裂缝控制方法。
大体积混凝土由于水化热产生的升温较高、降温幅度大、速度快,使混凝土产生较大的温度和收缩应力是导致混凝土产生裂缝的主要原因。施工前应进行计算分析,采取措施控制温度裂缝。
2.3.1控制内约束温度裂缝的措施。
(1)控制混凝土内外温差、表面与外界温差,防止混凝土表面急剧冷却,采用混凝土表面保温措施或蓄水养护措施。
(2)加强混凝土养护,严格控制混凝土升温速度,使混凝土表面覆盖温差小于8~10°C。
2.3.2控制外约束温度裂缝的措施。
(1)从采取控制混凝土出机温度、温升、减少温差等方面以及改善施工操作工艺。
(2)采用低热水泥,如优先选择矿渣硅酸盐水泥;利用混凝土后期强度,商品混凝土中掺入一定比例的粉煤灰、高效减水剂或缓凝剂等。
(3)掺入膨胀剂,在最初14d潮湿养护中,使混凝土体积微膨胀,补偿混凝土早期失水收缩产生的收缩裂缝。
(4)改善骨料级配。
(5)合理安排施工工序进行薄层浇捣,均匀上升,以便于散热。 (6)加强混凝土的养护,适当延长养护时间和拆模时间,使混凝土表面缓慢冷却。
(7)适当配置温度钢筋,减少混凝土温度应力。
2.4施工注意事项。
(1)为保证施工顺利进行,不出现质量事故,施工前应周密计划,统一协调,使施工有条不紊地进行,设专人指挥塔吊运输和出料。
(2)混凝土浇筑应注意使中部的混凝土略高于四周邊缘的混凝土,以便使经振捣产生的泌水向四周排出,以减少混凝土表面产生的浮浆。
(3)在整个浇筑期间,各工种都要设专人加强对钢筋、模板、预埋铁件的检查,防止移动变形。
(4)混凝土泵管架设要牢固,并搭设好施工行走通道。
(5)浇筑混凝土前,施工队放线人员应在不可移位的钢筋上做好混凝土标高的控制标志。有墙筋时,在墙筋上放出标志,无墙筋时,可在底板上部筋加焊一根12 钢筋用以放线。
(6)混凝土表面二次抹压后应进行扫毛处理。
(7)为避免大体积混凝土在浇筑时出现冷缝,要求施工队派专人看管流淌在低洼处的混凝土,必要时插上小旗,已使其在初凝前得到及时的覆盖。
3. 结论
大体积混凝土的施工技术要求比较高,特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝,因此需要从材料选择上、技术措施和施工方法等关键环节做好充分的准备工作,才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。从施工的准备上,施工的工序上,测温和防止裂缝的控制方法上都做了经济合理的安排,从而使施工更顺利,更有经济效益。
参考文献
[1]大渔欣城一期B8地块地下室建筑及结构施工图,设计单位:云南省设计院.
[2]2010年11月5日进行的《图纸会审纪要》.
[3]《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002),中国建筑科学研究院.
[4]《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10-95,中国建筑学研究院.
[5]《大体积混凝土施工规范》(GB50496-2009),中国冶金建设协会.
[文章编号]1006-7619(2012)12-12-131
[作者简介] 段树梅(1969-),女,籍贯:云南普洱人,职称:高级工程师,副教授,从事桥梁设计、研究及教学工作。
【关键词】大体积混凝土;施工方案;浇注;施工;合理;有序
1. 工程概述
工程名称:昆明滇池国家旅游度假区大渔欣城一期B8地块建设工程
建设单位:云南某工程建设公司
建筑面积:昆明滇池国家旅游度假区大渔欣城一期B8地块建设工程某标段,总建筑面积约89447平方米,其中地上建筑面积66110平方米,地下建筑面积23337平方米。
2. 大体积混凝土施工
2.1施工准备。
2.1.1材料选择。
(1)水泥:考虑普通水泥水化热较高,特别是应用到大体积混凝土中,大量水泥水化热不易散发,在混凝土内部温度过高,与混凝土表面产生较大的温度差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝,采用普通硅酸盐水泥,强度等级为42.5,通过掺入合适的外加剂可以改善混凝土的性能,提高混凝土的抗渗能力,尽量减少水泥用量,试验表明每增加10Kg水泥,其水化热将使用混凝土的温度相应上升1℃。
(2)选用粗骨料:尽量选用粒较大、级配良好的粗骨料,控制石含泥量,含泥量不大于1%,泥块含量不得大于0.5%,采用粒径较大和级配良好的粗骨料配制的混凝土,和易性较好,抗压强度较高,同时可以减少用水量及水泥用量,从而使水泥水化热减少,降低混凝土温升。
(3)在混凝土拌制时掺入8%的HEA系列微膨胀剂,通过在混凝土中加入膨胀剂使混凝土产生微膨胀来补偿混凝土的收缩裂缝,减少混凝土的温度应力。
(4)细骨料:采用中砂,平均粒径大于0.5mm,含泥量不得大于5%。泥块含量不得大于0.5%,选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右,同時相应减少水泥用量,使水泥水化热减少,降低混凝土温升,并可减少混凝土收缩。
(5)粉煤灰:将粉煤灰掺入混凝土拌合物中,能使泵送混凝土流动性显著增加,和易性好,且能减少混凝土拌合物的泌水和干缩,大大改善混凝土的泵送性能,便于泵送。同时掺入粉煤灰可降低大体积混凝土的水化热,有利于控制温度裂缝的产生。所以本施工段地下室基础底板大体积混凝土施工考虑掺加适量的粉煤灰。按照规范要求,采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时,其粉煤灰取代水泥的最大限量为硅酸盐水泥30%,普通硅酸盐水泥小于25%,矿渣硅酸盐水泥小于20%。粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利;粉煤灰的掺入量控制在10%以内,采用外渗法,即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。
(6)混凝土外加剂掺合料:根据设计要求地下室底板、顶板及外侧墙板混凝土需掺入外加剂,以改善混凝土结构构件的抗裂和抗渗性能。通过分析比较及过去在其它工程中大体积混凝土施工的使用经验,在大体积混凝土中掺入聚丙烯抗裂抗渗纤维,掺量为0.9Kg/立方混凝土。
2.1.2混凝土配合比。
大体积混凝土配合比设计既要保证混凝土的设计要求和施工操作性,又要严格控制混凝土的绝热温升等方面。为此,要求供应商在进行大体积混凝土配制过程中主要考虑以下几方面的原则:
(1)在满足混凝土设计强度和可泵性的前提下,尽量减小水化热对混凝土温度的影响,将适当降低胶凝材料中的水泥用量,同时考虑使用掺入优质粉煤灰,故选用普通硅酸盐水泥。采用粉煤灰取代部分水泥,可以进一步降低水化热,提高混凝土的工作性能和混凝土的后期强度,有利于控制温升速率,推移温升高峰值出现时间。
(2)外加剂:采用高效缓凝型泵送剂降低混凝土的水胶比,使混凝土水胶比≯0.40,以降低混凝土成型后因干收缩所带来的微裂缝;利用外加剂的改性功能,改善混凝土的内部结构,提高混凝土的工作性、力学性能和耐久性,使早期混凝土保持良好的温度传递梯度,保证混凝土各浇筑面的正常浇筑,通过外加剂对混凝土的凝结时间进行调节,调整混凝土的初凝时间在14~16小时左右。
(3)砂、石骨料:调整砂的细度模数在2.6~3.0之间,采用中粗砂可以减小部分用水量和水泥用量,并在砂总用量中掺入20%山砂,使砂的级配更加合理、混凝土和易性得到改善;选用连续级配的碎石,并在设计中搭配掺入一定量的5mm~10mm的小粒径的石子,一方面可以提高混凝土的内部密实度,提高混凝土的抗渗性能,另一方面可以使混凝土的施工操作性得到改善。
(4)配合比设计中充分考虑混凝土的坍落度损失问题,以满足现场泵送施工要求最低限为控制标准,宜控制在18±2cm。
(5)在混凝土的抗渗方面确保混凝土的抗渗指标≥S8。
(6)考虑该工程筏板基础体积较大,混凝土中掺入了掺和料,混凝土早期强度较底,建议混凝土的龄期为60天标准,以更有利于混凝土芯部温度控制。
2.1.3现场准备工作。
(1)基坑土方开挖标高达到设计要求后应及时浇筑基础垫层,基础垫层强度符合要求,及时组织人员砌筑基础底板外侧壁砖胎模(采用M10水泥砂浆砌筑240mm厚砖胎模)。
(2)基础底板钢筋及柱、墙插筋及电梯井、集水坑的模板安装应分段尽快施工完毕,并请建设单位、监理单位相关人员进行隐蔽工程验收。
(3)基础底板上的电梯井、积水坑及设备基础基坑支模采用胶合模板和钢管扣件固定体系支模。
(4)将基础底板结构设计标高利用水准仪将其高度(同一标高)测设在柱、墙钢筋上,并用红色油漆作好标记,便于大体积混凝土浇筑时标高控制。
(5)大体积混凝土浇筑施工期间,电工必须及时事先与建设单位联系,请建设单位向供电部门了解近期施工现场的供电情况,以保证混凝土振捣及施工照明。 (6)管理人员、施工人员、后勤人员、保卫人员等昼夜安排值班,坚守岗位,各负其责,保证混凝土连续浇灌的顺利进行。
(7)施工技术人员、操作人员对各预留孔洞的位置、标高、形状予以标识记录,对照施工情况逐个比对、检查,以免出现漏埋、错埋的现象。
(8)认真检查各预留孔洞、电梯井、集水坑及地下室底板外侧壁砖胎模的支撑和加固系统是否牢靠,对不符合要求的应予以整改加固,保证混凝土浇筑时不发生移位、倾斜等不良现象。
(9)计量器具的准备:施工前对计量器具进行检测,保证计量器具的准确性。
(10)施工机具设备的准备:混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土,用混凝土运输车运到现场,施工现场拟采用2台混凝土输送泵(一台60型混凝土泵,一台80型混凝土泵)同时浇筑,每台输送泵的出灰口处设置3~4台振捣器。
(11)其他物资的准备:温度计23支、测温管、塑料薄膜、对拉螺杆及混凝土表面抹平、拉毛用的器具等。
(12)将基础底板内的渣物清理并冲洗干净。
(13)检查钢筋是否符合设计和规范要求;检查模板的支设是否牢靠,稳固,是否符合方案的要求。
(14)拟设混凝土泵车停靠点及商品混凝土运输车辆行走路线。
2.1.4混凝土测温管布设。
(1)前期准备:根据测温面积准备钢筋作为测温线的附着秆(本工程采用10钢筋作为测温线的附着杆并将0.5m、1.2m、2.0m长的测温线依次绑扎在钢筋上,测温线的温敏元件不得触到钢筋,测温线和10钢筋均应作好防水处理,以避免底板渗漏)。
(2)测点布置:每个测位隐蔽测点的设置,上部温度标距混凝土表面下150mm,下部温度标距混凝土地面上的250mm处,中部温度标在上下标中间(电梯井厚度达到3.4米,布置4个点)。
(3)在浇筑砼时要特别注意,振动棒不得触及测温元件及其引线,绑扎在钢筋支撑上的测温线的温敏元件处于测温点位置并不得与钢筋直接接触,超出板面至少20cm的插头需用塑料袋罩好并保持干燥和清洁,避免测温元件失效。
(4)在混凝土溫度上升阶段每2h~4h测温一次,在温度下降时可8h测温一次。在进行大体积内部温度监测的同时也需同时监测大气和混凝土表面的温度,大体积混凝土测温工作待混凝土中心温度下降后停止测温。
2.1.5基础底板大体积混凝土模板(砖胎模)施工。
本工程大体积抗渗混凝土占地面积大,结构层最厚处1900mm,集水坑和电梯井处井坑则更深,一次性浇筑的混凝土数量多,所以大体积混凝土施工中电梯井、集水坑及地下室底板外侧壁的模板施工尤为重要,也是直接影响混凝土成型质量的关键因素。结合本施工段实际情况,为方便基础模板(包括基础砖胎模)施工,在电梯井、集水坑结构部位拟采用胶合模板及相应的钢管扣件支撑,地下室底板外侧壁则采用MU30的水泥砖240mm厚的砖胎模(M10的水泥砂浆砌筑),以加快施工进度并确保地下室大体积抗渗混凝土的施工质量。
2.2施工工艺。
2.2.1商品混凝土供应分析。
由于本施工段地下室二层结构面积相对较大,且局部底板结构相对较厚,大体积抗渗混凝土的需求量大,总方量约7300m3,其中最大一分段需混凝土3000m3,若该施工段混凝土施工按2台泵一次性连续不间断浇筑考虑,需商品混凝土的日供应最大量仅为1200m3左右。
2.2.2混凝土浇筑分段。
根据上述分析情况来看,本着质量第一的原则为确保地下抗渗混凝土结构混凝土质量,现结合设计要求,特将本施工段基础底板按主楼之间的后浇带分成两大块,每块按后浇带为界分为三大施工段,即南段由一、二、三区组成,减少基础混凝土施工商品混凝土日供应量紧张的局面,同时可减少基坑外露时间,有利于确保基坑工程的整体质量,也可相应加快地下室结构的整体施工进度。
2.2.3施工工期计划。
由于考虑分成南、北两大区段基础底板混凝土分开浇筑施工,为加快施工进度,缩短基坑工程的外露时间。从工程施工总体来讲,本施工段大体积混凝土施工总体安排是:计划采用2台混凝土泵车按实际情况由南向北或者由西向东同时浇筑逐渐推进的方法进行施工。
2.2.4基础大体积混凝土施工浇筑平面布设及泵管安装。
为方便地下室大体积抗渗混凝土浇筑,明确混凝土的浇筑方向和浇筑顺序,在混凝土浇筑前项目经理部根据现场实际情况对上述拟浇混凝土部位的混凝土泵车进行平面布设,以保证混凝土运输车辆行车方便,保证每台混凝土泵车泵送混凝土的过程正常化,大体积抗渗混凝土采用昆明昊恒混凝土有限公司供应的商品混凝土,为加快施工进度,减轻劳动强度,节省脚手材料,提高基础底板混凝土的浇筑质量,所以本工程大体积抗渗混凝土采用混凝土运输车辆运输混凝土输送泵泵送浇筑的方案进行施工。为方便施工,减少拆、装混凝土输送管的时间,拟采用固定式混凝土泵车泵送,同时考虑场地限制增加一台汽车泵以保证混凝土浇筑速度。地下室基础外至混凝土泵车的输送管采用钢管扣件作为支撑并加于固定,在基础底板上的混凝土输送管则采用特制的钢筋支架支撑,钢筋支撑架下面布设模板,避免钢筋支架直接与底板钢筋接触。采用钢筋支架支撑混凝土输送泵,可避免混凝土输送泵工作而降低基础钢筋安装质量。
2.2.5大体积抗渗混凝土施工。
2.2.5.1混凝土浇筑。
(1)本工程大体积抗渗混凝土采用商品混凝土,用混凝土运输车将其运至施工现场,同时采用2台混凝土输送泵进行泵送浇筑。
(2)混凝土浇筑时应采用“分区定点、一个坡度(斜坡)、循序推进、一次到顶”的浇筑方法进行施工,即采用自然流淌。根据划定区域,各台混凝土泵应分区配合施工。原则上2台混凝土泵车均从一侧向另一侧推进浇筑,浇筑时先在一个部位进行,直至达到设计标高,混凝土形成扇形向前流动,然后在其坡面上连续浇筑,循序推进。这种浇筑方法能较好的适应泵送工艺,使每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上,确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。同时可解决频繁移动泵管的问题,也便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。 (3)混凝土浇筑需连续进行,间歇时间不得超过6h,如遇特殊情况,混凝土在4h仍不能连续浇筑时,需采取应急措施。即当设计院同意留置施工缝时,施工缝留置在变截面处,施工缝位置留设ф12的插筋,间距500mm,长度为900mm,呈梅花形在混凝土表面布置。施工缝的位置混凝土表面予以凿毛,在混凝土浇筑前用水冲洗干净,润湿后在表面上抹10~15mm厚与混凝土强度相同的一层水泥砂浆。施工缝处的混凝土应加强捣实,使新旧混凝土紧密结合。
(4)由于混凝土坍落度相对较大,会在表面钢筋下部产生水分,或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝,在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。
(5)泵送混凝土斜面浇筑及泌水处理。
因基础底板厚度较厚,混凝土的和易性较好、流动性大,所以在混凝土浇筑过程其基础底面和顶面之间的混凝土必将形成一斜面,随着混凝土灌筑该斜面也不断向前推进,为使大体积抗渗混凝土振捣密实,必须加强各混凝土斜面处的振捣。混凝土坍落度相对较大,在混凝土的澆筑及振捣过程中,混凝土表面会产生泌水现象,为了使混凝土泌水现象不至影响混凝土施工,必须及时进行抽水处理。
(6)现场按每浇筑100方(或一个台班)制作3组试块,1组压7d强度,1组28d强度。
(7)防水混凝土抗渗试块按规范规定每单位工程不得少于2组,考虑本工程混凝土数量大,按规定取3组防水混凝土抗渗试块。
2.2.5.2混凝土振捣。
(1)混凝土的振捣:混凝土的振捣采用插入式振动棒,振捣采用垂直振捣和斜向振捣;斜向振捣时,振动棒与混凝土面成40~45度的倾角。
(2)混凝土的振捣要快插慢拔,快插是为了先将混凝土表面振实,与下面的混凝土产生分层离析现象,慢拔是为了使混凝土填满振动棒抽出时形成的空洞。
(3)振捣器插点要均匀布置,可采取行列式或交错式,防止漏振。振实混凝土每次移动的距离不应大于50cm,每一插点的振捣延续时间应使混凝土表面呈现浮浆和不再沉落。一般每点振捣时间为20~30秒。
(4)混凝土振捣上一层时插入下一层混凝土深度不应小于5cm,以消除两层间的接缝,同时要在下层混凝土初凝前进行。在振捣过程中,将振动棒上下略微抽动,使上下振捣均匀(砼振岛示意图见图1)。
图1砼振岛示意图
2.2.5.3混凝土标高控制和表面抹平。
(1)地下二层底板结构混凝土表面标高,必须严格按照设计要求控制,测量人员应事先将设计标高(地下二层结构标高)以上1000mm的控制点利用水准仪将其测设在相应的柱、墙钢筋上面,并用红色油漆标示出来,便于在混凝土浇筑过程的标高控制,或采用8的钢筋,将其焊在底板筋上,间距控制在2000mm左右,然后将设计标高测设在钢筋上面并用红胶布粘贴在该标高位置处,标高以红胶布的下口为准。
(2)由于大体积抗渗混凝土表面水泥浆较厚,基础底板混凝土的表面应分二次抹平,以保证混凝土表面的质量。第一次抹平在混凝土振捣1h~2h混凝土稳定后用振动抹平机抹平。机器抹平的同时派专人跟随,及时对机器不能抹平处用人工进行抹平工作,以保证混凝土表面的密实,避免产生表面收缩裂缝。
2.2.5.4大体积混凝土测温。
本工程筏板厚1.9m,在控温措施上可采用保温蓄热法,温控的覆盖物可采用塑料薄膜、草席或湿麻袋。基础底板混凝土浇筑时间设专人配合预埋测温管。测温管应按测温平面布置图的要求进行预埋,预埋时测温管与基础结构钢筋绑扎牢固,以免位移或损坏。测温线用塑料带罩好,绑扎牢固,不能使测温端头受潮。测温线位置用保护木框作为标志,便于保温后查找。
2.2.5.5混凝土养护。
(1)为确保新浇注混凝土有适宜的硬化条件,防止混凝土早期由于干缩而产生裂缝,混凝土浇筑后12h内应浇水覆盖养护,浇水后再覆盖薄膜保湿,并盖二层麻袋保温,混凝土的养护要每4小时浇水一次,养护时间不得少于14天。
(2)柱、墙插筋部位是保温的难点,要特别注意盖严,防止造成温差较大。
(3)停止测温的部位经技术部门和项目技术负责人同意后,可将塑料薄膜层掀掉,使混凝土散热。
(4)大体积混凝土施工前,必须进行温度和温度应力计算事先采取相应的技术措施控制大体积混凝土的温度差,以控制裂缝的开展,并指导现场施工,从而确保大体积混凝土的施工质量。
(5)混凝土浇筑完毕后,基础模板在混凝土温度上升阶段不得拆除,模板的拆除必须等到混凝土温度下降到与室外温差相差不到10度时进行。
2.3大体积混凝土裂缝控制方法。
大体积混凝土由于水化热产生的升温较高、降温幅度大、速度快,使混凝土产生较大的温度和收缩应力是导致混凝土产生裂缝的主要原因。施工前应进行计算分析,采取措施控制温度裂缝。
2.3.1控制内约束温度裂缝的措施。
(1)控制混凝土内外温差、表面与外界温差,防止混凝土表面急剧冷却,采用混凝土表面保温措施或蓄水养护措施。
(2)加强混凝土养护,严格控制混凝土升温速度,使混凝土表面覆盖温差小于8~10°C。
2.3.2控制外约束温度裂缝的措施。
(1)从采取控制混凝土出机温度、温升、减少温差等方面以及改善施工操作工艺。
(2)采用低热水泥,如优先选择矿渣硅酸盐水泥;利用混凝土后期强度,商品混凝土中掺入一定比例的粉煤灰、高效减水剂或缓凝剂等。
(3)掺入膨胀剂,在最初14d潮湿养护中,使混凝土体积微膨胀,补偿混凝土早期失水收缩产生的收缩裂缝。
(4)改善骨料级配。
(5)合理安排施工工序进行薄层浇捣,均匀上升,以便于散热。 (6)加强混凝土的养护,适当延长养护时间和拆模时间,使混凝土表面缓慢冷却。
(7)适当配置温度钢筋,减少混凝土温度应力。
2.4施工注意事项。
(1)为保证施工顺利进行,不出现质量事故,施工前应周密计划,统一协调,使施工有条不紊地进行,设专人指挥塔吊运输和出料。
(2)混凝土浇筑应注意使中部的混凝土略高于四周邊缘的混凝土,以便使经振捣产生的泌水向四周排出,以减少混凝土表面产生的浮浆。
(3)在整个浇筑期间,各工种都要设专人加强对钢筋、模板、预埋铁件的检查,防止移动变形。
(4)混凝土泵管架设要牢固,并搭设好施工行走通道。
(5)浇筑混凝土前,施工队放线人员应在不可移位的钢筋上做好混凝土标高的控制标志。有墙筋时,在墙筋上放出标志,无墙筋时,可在底板上部筋加焊一根12 钢筋用以放线。
(6)混凝土表面二次抹压后应进行扫毛处理。
(7)为避免大体积混凝土在浇筑时出现冷缝,要求施工队派专人看管流淌在低洼处的混凝土,必要时插上小旗,已使其在初凝前得到及时的覆盖。
3. 结论
大体积混凝土的施工技术要求比较高,特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝,因此需要从材料选择上、技术措施和施工方法等关键环节做好充分的准备工作,才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。从施工的准备上,施工的工序上,测温和防止裂缝的控制方法上都做了经济合理的安排,从而使施工更顺利,更有经济效益。
参考文献
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[2]2010年11月5日进行的《图纸会审纪要》.
[3]《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002),中国建筑科学研究院.
[4]《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10-95,中国建筑学研究院.
[5]《大体积混凝土施工规范》(GB50496-2009),中国冶金建设协会.
[文章编号]1006-7619(2012)12-12-131
[作者简介] 段树梅(1969-),女,籍贯:云南普洱人,职称:高级工程师,副教授,从事桥梁设计、研究及教学工作。